20.03.2018

Superkanäle für schnelleres Internet

Neuartiges Single-Polarisations-Kramers-Kronig-Empfängerschema sorgt für Rekordnetzkapazität.

Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI hat ein verteiltes Superkanal-Aggregations­schema entwickelt, was einen Ultra-Breitband-Single-Photo­dioden-Empfang auf Basis einer inhärent polarisations­justierten Kramers-Kronig(KK)-Träger­erzeugung im Empfänger möglich macht. Für optimierte Bedingungen erreichte das System eine Rekordnetz­kapazität von 400 Gb/s mit Hilfe von verteilt aggregierten Super­kanälen von 3x33 GBd 32QAM Sub-Trägern.

Abb.: Der Kramers-Kronig-Empfänger für schnelle Datenübertragung (Bild: HHI)

Die optische Kommunikationsindustrie wird von der Notwendigkeit angetrieben, leistungs­fähige, vereinfachte und kosten­effektive DD-Schemata (Direct Detection) für Systeme mit kurzer Reich­weite, wie zum Beispiel Data Center Inter­connect (DCI), zu etablieren und zu implementieren. Zur Realisierung dieser Ziele sind innovative Techniken nötig. Im Gegensatz zu anderen DD-Schemata ermöglicht die Single-Polarisations-Kramers-Kronig-Technik den Empfang komplexer Modulations­verfahren mit einer einzigen Photo­diode, indem zusätzlich ein Kramers-Kronig-Träger (Carrier) verwendet wird, dessen Polarisation auf das Daten­signal ausgerichtet sein muss.

Um eine solche empfänger­basierte Polarisations­kontrolle zu vermeiden, wird der KK-Carrier in der Regel am Transmitter generiert. Im Gegensatz zu diesem bereits existierenden Schema haben die Forscher des Fraunhofer HHI ein neuartiges Single-Polarisations-Kramers-Kronig-Empfänger­schema entwickelt, das auf der Erzeugung eines inhärent polarisations­justierten Kramer-Kronig-Trägers im Empfänger basiert. Die Kombination einer verteilten Super­kanal­aggregation auf Basis der optischen Bus­topologie und der Empfänger-basierten KK-Träger-Erzeugung ermöglicht den KK-Empfang von Ultra­breit­band­signalen ohne die Verwendung eines Ultra­breit­band­transmitters.

Die Forscher aggregieren 3x33 GBd Superkanäle, die mehr als 100 GHz Band­breite bei einer Brutto­rate von 495 Gb/s ausnutzen, unter der Verwendung des Bus­topologie-Konzepts. In dem Schema wird eine Master-Continous-Wave (CW) aus der Übertragungs­strecke verteilt und sammelt die lokal generierte Sub-Träger (Sub-Carrier, SCs) jedes optischen Knotens entlang der Übertragungs­strecke. Am Empfänger verwendet man einen ähnlichen Knoten, um den KK-Träger zu generieren. Da die Polarisationen des Super­kanals und des generierten KK-Trägers durch den State-of-Polarization (SOP) der eingehenden Master-CW bestimmt werden, wird eine automatische Polarisations­ausrichtung des KK-Trägers und der Daten erreicht, ohne dass eine zusätzliche Polarisations­justage erforderlich ist.

Jeder SC im Super­kanal wird fehler­frei empfangen, so dass eine gesamte Nutz­last von 400 Gb/s möglich ist. Dies ist die bisher höchst gemessene Kapazität für den Single-Polarisation-Single-Photodioden-KK-Empfang. Durch die Anwendung dieser Technologie auf optische Netze mit kurzer Reichweite und Metro­netzen (z.B. Datacenter Inter­connect) lassen sich Kosten und Komplexität der Kommunikations­technik spürbar reduzieren.

HHI / DE

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